了解細(xì)菌間如何相互作用，對(duì)于解決日益增長(zhǎng)的問(wèn)題（例如抗生素耐藥性）至關(guān)重要，越來(lái)越多的傳染性細(xì)菌擁有了對(duì)抗菌藥物的防御能力。和人類(lèi)一樣，細(xì)菌也是群居生活，細(xì)菌間也會(huì)伸出援手，通過(guò)分泌的代謝物質(zhì)，幫助自己的鄰居發(fā)展。
近日，美國(guó)特拉華大學(xué)的研究人員在 mBio 雜志發(fā)表了題為：Interspecies Microbial Fusion and Large-Scale Exchange of Cytoplasmic Proteins and RNA in a Syntrophic Clostridium Coculture 的研究論文。
該研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌之間絕非簡(jiǎn)單的協(xié)同工作，不同物種的細(xì)菌可以通過(guò)融合細(xì)胞壁和細(xì)胞膜來(lái)共享細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)（包括蛋白質(zhì)和RNA），從而組成獨(dú)特的雜交細(xì)胞，也就是說(shuō)，生命體可以通過(guò)這種過(guò)程交換物質(zhì)并失去自己的部分身份特征。
這種前所未見(jiàn)的現(xiàn)象很可能在自然界廣泛存在，并對(duì)物種進(jìn)化和微生物群落功能具有深遠(yuǎn)影響。
這一發(fā)現(xiàn)有望闡明許多之前無(wú)法解釋的現(xiàn)象，例如病原體的抗生素異質(zhì)性，病原體對(duì)人體的入侵，以及不可培養(yǎng)細(xì)菌的進(jìn)化軌跡等等。
研究團(tuán)隊(duì)研究了永達(dá)爾梭菌（C. ljungdahlii，Clj）和丙酮丁醇梭菌（C. acetobutylicum，Cac）這兩種細(xì)菌之間的相互作用。這兩種細(xì)菌在共培養(yǎng)時(shí)會(huì)協(xié)同作用，產(chǎn)生互利互惠的代謝產(chǎn)物。
然而，研究團(tuán)隊(duì)觀察到，這兩種細(xì)菌并不僅僅是協(xié)同作用關(guān)系，通過(guò)透射電子顯微鏡和電子斷層掃描，發(fā)現(xiàn)這兩種兩種生物體之間的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜發(fā)生了融合，永達(dá)爾梭菌（Clj）入侵了丙酮丁醇梭菌（Cac）。
這兩種微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜融合后，并交換了蛋白質(zhì)和RNA，形成雜交細(xì)胞，而且其中一些雜交細(xì)胞還會(huì)繼續(xù)分裂。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)熒光透射電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)融合后的細(xì)胞之間有蛋白質(zhì)的大規(guī)模交換，流式細(xì)胞儀分析表明這些相互作用的程度和動(dòng)態(tài)持久性。而雜種細(xì)胞含有來(lái)自?xún)煞N生物體的蛋白，表明具有交換成分的細(xì)胞有持久性。熒光顯微鏡同時(shí)還觀察到這兩種生物體之間有大規(guī)模的RNA交換。這些發(fā)現(xiàn)表明，細(xì)胞融合使兩種生物之間能夠進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交換。
該研究的通訊作者，特拉華大學(xué)化工系主任 Eleftherios Terry Papoutsakis 教授表示，之前都認(rèn)為每種生物都有自己獨(dú)立的特征和系統(tǒng)，然而這項(xiàng)研究明明白白的展示了兩種生物體混合了各自的系統(tǒng)來(lái)生存和新陳代謝，這顯然是非比尋常的。
雖然這種不同物種微生物間的融合首次被發(fā)現(xiàn)，但研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種現(xiàn)象在許多細(xì)菌中應(yīng)該是普遍存在的。
那么為什么這些細(xì)菌會(huì)費(fèi)心地融合在一起呢？
答案很可能非常簡(jiǎn)單，就是因?yàn)?strong>這種融合使微生物之間可以共享增加其生存概率的系統(tǒng)。例如某些病原菌可以利用這種方式從其他具有抗生素抗性的細(xì)菌那里借用抗性蛋白來(lái)抵抗抗生素。某些病原菌也可以通過(guò)這種方式來(lái)逃避免疫系統(tǒng)追殺。
這也可能解釋了為什么有些細(xì)菌在實(shí)驗(yàn)室條件下難以培養(yǎng)和生長(zhǎng)，這些難以培養(yǎng)的細(xì)菌很可能是與其他微生物結(jié)合在一起，并依靠它們而存在，而不是僅僅自己生長(zhǎng)和繁殖。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)影響人們對(duì)生物進(jìn)化的理解，因?yàn)橐坏┎煌锓N之間可以共享各自的系統(tǒng)，它們就可以一起進(jìn)化，而不僅僅是自己進(jìn)化。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的影響是深遠(yuǎn)的，可能會(huì)揭示人類(lèi)健康、自然環(huán)境、進(jìn)化生物學(xué)和生物技術(shù)中許多無(wú)法解釋的現(xiàn)象。
論文鏈接：
https://mbio.asm.org/content/11/5/e02030-20
聯(lián)系客服
